Анотація до роботи:

Бакуменко Н.С. Нечіткі моделі та еволюційні методи оптимізації при створенні авіаційних двигунів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, Харків, 2005.

Дисертацію присвячено розробці методів для вибору раціональних рішень у задачах проектування авіаційних двигунів, що дозволяють скоротити час на проведення розрахунків шляхом використання нечітких продукційних моделей та врахувати якісний досвід проектувальника і результати попередніх розрахунків.

Запропоновано метод генерації нечітких моделей за наборами вхідних-вихідних даних, який основано на використанні генетичного алгоритму, а також метод знаходження параметрів функцій належності нечітких моделей за допомогою нечіткою кластеризації за методом k-середніх. На основі побудованих нечітких моделей було запропоновано метод прискорених розрахунків, суть якого полягає в заміні математичної моделі складного технічного об’єкта апроксимаційною нечіткою моделлю та подальшому використанні її для пошуку оптимальних параметрів.

У дисертації вирішено актуальну науково-прикладну задачу розробки методу побудови апроксимаційних нечітких моделей, оптимізації параметрів авіаційного двигуна на основі розроблених моделей та проведену інтеграцію розроблених моделей в єдину систему інструментальної підтримки проектування авіаційних двигунів на етапі теоретичного проектування.

Основні наукові та практичні результати роботи полягають у такому:

1. Проаналізовано сучасні методи пошуку оптимальних параметрів авіаційних двигунів. При аналізі виявлено, що використання для вибору раціональних параметрів двигунів нечітких апроксимаційних моделей дозволяє врахувати якісний експертний досвід, прискорити час на розв’язання задач апроксимації і, як висновок, скоротити час на проектування авіаційного двигуна. Аналіз існуючих методів синтезу нечітких апроксимаційних моделей (за допомогою градієнтних методів розшуку, методу найменших квадратів та інших) показав необхідність подальшого розвитку методів синтезу таких моделей.

2. Дістали подальший розвиток методи синтезу нечітких моделей Мамдані й Такагі-Сугено за допомогою нечіткої кластеризації для знаходження параметрів функцій належності нечітких моделей, що дозволяє урахувати властивості вхідних числових даних і генетичного алгоритму з модифікованим оператором мутації, який дозволяє уникнути проблеми локального екстремуму і не накладає обмежень на функцію критерію, що прискорює збіжність алгоритму та зменшує час на побудову моделі.

3. Удосконалено метод моделювання нелінійних залежностей нечіткими моделями Мамдані та Такагі-Сугено, що дає можливість використовувати переваги лінгвістичного опису з високими апроксимаційними властивостями таких систем, а також швидко перебудовувати множину припустимих параметрів шляхом зміни параметрів функції належності.

4. Запропоновано метод прискорення розрахунків вибору раціональних параметрів авіаційних двигунів, який полягає в тому, що забезпечує проведення складних обчислень на апроксимаційній нечіткій моделі замість існуючих складних моделей, що дозволяє скоротити час на вибір раціонального рішення, залишаючи припустиму точність розрахунків.

5. На основі запропонованого комплексу методів вирішено практичну задачу знаходження параметрів двовалого турбореактивного двигуна. Результати практичної реалізації підтвердили достовірність отриманих результатів, а також ефективність у термінах часових та обчислювальних витрат в порівнянні з прямим методом розрахунку при оптимізації.

6. Розроблено систему інструментальної підтримки проектування авіаційних газотурбінних двигунів – програмний засіб для проведення ітераційних розрахунків, зберігання їхніх результатів у базі даних і побудови на основі збережених даних апроксимаційних нечітких моделей. Розроблена системи дає можливість інженеру-проектувальнику скоротити час на створення проекту шляхом автоматизації розрахунків і скорочення області пошуку проектних параметрів, використовуючи результати прискорених розрахунків на основі нечітких моделей.

Результати досліджень є внеском у подальший розвиток та удосконалення методів знаходження раціональних параметрів складних технічних об’єктів, пов’язаних з проведенням розрахунків, які потребують значних часових та обчислювальних витрат. Отримані результати набули впровадження у автоматизовану систему теоретичного проектування авіаційних газотурбінних двигунів Запорізького МКБ “Івченко-Прогрес”, а також застосовуються у навчальному процесі Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського "ХАІ".

Публікації автора:

1. Применение пакета MATLAB в инженерных расчетах: Учеб. пособие по лабораторному практикуму / Ю.К. Чернышев, О.В. Яровая, Н.С. Бакуменко, М.Л. Угрюмов – Х.: Нац. аэрокосм. ун–т "Харьк. авиац. ин–т", 2004. – 43 с.

2. Соколов А.Ю., Бакуменко Н.С., Радивоненко О.С. Информационная поддержка технологии концептуального проектирования сложных систем // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. – 2003. – №1. – С. 56–60.

3. Информационная система поддержки принятия решений при выборе параметров авиационных двигателей на этапе эскизного проектирования / Соколов А.Ю., Угрюмов М.Л., Радивоненко О.С., Бакуменко Н.С. // Авіаційно-космічна техніка і технологія: Зб. наук. праць – Х.: Нац. аерокосмічний ун-т ім.. М.Є. Жуковського “Харк. авіац. ін-т”, 2001. – Вип.23. Двигуни та енергоустановки. – С. 104-107.

4. Бакуменко Н.С., Касьян О.В., Соколов А.Ю. Новый подход к построению нечетких моделей динамических объектов // Открытые информационные технологии: Сб. научн. тр. – Х.: Нац. аэрокосм. ун–т "Харьк. авиац. ин–т", 2002. – Вып. 13. – С. 98–105.

5. Бакуменко Н.С. Построение нечеткой базы правил Такаги–Сугено с помощью генетического алгоритма // Збірник наукових праць Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова. – К: НАНУ, 2003. –Вип. 22. – С. 260-264.

6. Бакуменко Н.С. Оптимизация многоэкстремальных функций с помощью генетического алгоритма с модифицированным оператором мутации // Системи обробки інформації: Зб. наук. праць. – Х: Харківський військовий ун-т, 2004. – Вип. 9. – С. 13-16.

7. Sokolov A., Bakumenko N. Linguistic approximation of dynamic object // Proceedings of 10-th East-West Fuzzy Colloquium. - Zittau, Germany, 2002. – P. 255–262.

8. Sokolov A., Bakumenko N., Radivonenko O. Analysis and data processing at the stage of conceptual designing of complex objects // Proceedings of EUSFLAT – 2003. – Zittau, Germany, 2003. – P. 544-549.

9. Бакуменко Н.С. Применение генетического алгоритма для поиска оптимальных значений параметров авиационных двигателей на этапе эскизного проектирования // Труды международной научно-технической конференции “ІКТМ – 2001”. – Х.: Нац. аэрокосм. ун–т "Харьк. авиац. ин–т", 2001. – С. 156.

10. Соколов А.Ю., Бакуменко Н.С. Применение нечетких динамических моделей в задачах проектирования сложных технических систем // Труды международной научно-технической конференции “ІКТМ – 2002”. – Х.: Нац. аэрокосм. ун–т "Харьк. авиац. ин–т", 2002. – С. 95 .

11. Бакуменко Н.С., Радивоненко О.С. Автоматизированная система поддержки принятия решений при выборе параметров авиационных двигателей на этапе теоретического проектирования // Труды 7-го международного форума “Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке”. – Х.: Харьк. нац. ун-т радиоэлектроники, 2003. – С. 333.

12. Бакуменко Н.С. Анализ и обработка данных на стадии эскизного проектирования сложных технических объектов // Труды международной конференции “ІКТМ – 2003”. – Х.: Нац. аэрокосм. ун–т "Харьк. авиац. ин–т", 2003. – С. 180.

13. Бакуменко Н.С., Калинин В.В. Автоматизированная система управления технологическими процессами // Труды 8-го международного форума “Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке”. – Х.: Харьк. нац. ун-т радиоэлектроники, 2004. – Ч. 2. – С. 29.

14. Компьютерная программа “Автоматизированная система управления технологическими процессами Fakt 1.0” / Соколов А.Ю., Калинин В.В., Гудзинский В.Е., Бакуменко Н.С. / Свид. гос. рег. №10996. – Зарег. в Гос. департ. интеллект. собств. Мин. образования и науки Укр. 14.09.2004.